Протоколы TCP/IP простым языком

Общие сведения.

Информационная сеть – сеть, предназначенная для обработки, хранения и передачи данных. Основное предназначение компьютерных сетей – обеспечить распределенную обработку данных, повысить надежность информационно-управленческих решений .

В 90-х владельцы компьютеров в России впервые узнали, что такое глобальная паутина и что подключиться к ней можно было по простой телефонной сети.

1. Компьютерные сети

Компьютерные сети (англ. – Network) – это совокупность персонального компьютера, распределенных на некоторой территории и объединенных для совместного использования ресурсов (данных, программ и аппаратных компонентов).

Главной целью объединения компьютеров в сеть является предоставление пользователям возможности доступа к различным информационным ресурсам (например, документам, программам, базам данных и т.д.)

Локальная сеть – соединение компьютеров, расположенных на небольших расстояниях друг от друга (одноранговая сеть). Как правило, такие сети связывают компьютеры, расположенные на расстояниях (порядка 50-100 метров) в пределах одного или близлежайших зданий.

ЛВС – локальная вычислительная сеть

LAN – Local Area Network

Региональная (городская) сеть – объединение компьютеров и локальных сетей, для решения общих проблем регионального масштаба.

РВС – региональная вычислительная сеть

MAN – Metropolitan Area Network

Корпоративная сеть – объединение компьютеров и локальных сетей в пределах корпорации.

Глобальная сеть – объединение компьютеров и локальных сетей, расположенных на удаленном расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.

ГВС – глобальная вычислительная сеть

WAN – Wide Area Network

Классификация сетей:

— по технологии передачи.

— по скорости работы.

— по функциональному назначению .

По скорости передачи сети классифицируются на:

— низкоскоростные соединения. К ним относятся такие пути поступления данных, которые действуют на скорости менее 10 мегабит в секунду.

— среднескоростные. Относятся те соединения, которые оперируют с пакетами информации на скорости от 10 до 100 мегабит в секунду.

— высокоскоростные. Относятся те, которые способны передавать данные со скоростью более 100 мегабит в секунду.

Обязательными компонентами любой сети являются каналы связи (проводные и беспроводные), для которых используют различные физические среды .

Канал связи – это совокупность средств, предназначенных для передачи сигналов (сообщений). Канал связи обеспечивает соединение передатчика и приёмника.

Существуют различные типы каналов связи:

— спутниковая связь и др.

1. Принцип устройств и характеристики проводных каналов связи

Проводные каналы связи предстают в виде параллельно размещенных или скрученных элементов из меди.

В них используют такие разновидности кабеля:

• витая пара;
• коаксиальный тип;
• оптоволоконный образец.

В зависимости от используемого типа, варьируется скорость передачи потока с данными. Так, в первом варианте она составляет 1 Мбит/сек, во втором – 15 Мбит/сек. Оптоволоконный кабель передает потоки со скоростью 400 Мбит/сек.

Современный кабель связи диаметром 1,3 см вмещает миллион оптических волокон.

Эффективность связи в компьютерных сетях зависит от следующих параметров каналов связи :

• пропускной способности (скорости передачи данных), измеряемой количеством бит информации, переданной по сети в секунду;

Пропускная способность характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи.

• надежности – способности передавать информацию без искажений и потерь;
• стоимости;
• возможности расширения (подключения новых компьютеров и устройств);
• резервы развития.

1. Сетевые адаптеры (сетевые карты)

Техническое устройство, выполняющие функции сопряжения компьютеров с каналами связи

В век интернет-технологий практически любому человеку приходилось пользоваться интернетом, и наверняка многим знакомо название такого прибора, как модем.

Модем – устройство, производящее модулящию (преобразование цифровых сигналов в аналоговые) и демодуляцию (преобразование аналоговых сигналов в цифровые).

Другими словами, модем — это специальное устройство, которое предназначено для кодировки, передачи, получения и преобразования сигналов.

Пошагово это процесс выглядит следующим образом:

1. Интернет-провайдер передает кодированный сигнал.
2. Модем ловит этот сигнал и расшифровывает его.
3. Устройство преобразовывает сигнал в цифровой (радиосигнал или проводной).
4. Радиосигнал передается по протоколу Wi-Fi.

Беспроводной модем (модуль или шлюз) – это приёмопередатчик, использующий сети операторов мобильной связи для передачи и приёма информации. Для использования сети сотовой связи в модем вставляется sim-карта. Беспроводные модемы могут использоваться вместо обычных телефонных модемов (в банкоматах, охранных системах, системах дистанционного управления компьютера).

Беспроводной модем используется в местах, где доступна мобильная связь и можно подключить ноутбук либор персональный компьютер к Интернет.

Что такое протоколы TCP/IP

TCP – Transfer Control Protocol. Протокол управления передачей. Он служит для обеспечения и установление надежного соединения между двумя устройствами и надежную передачу данных. При этом протокол TCP контролирует оптимальный размер передаваемого пакета данных, осуществляя новую посылку при сбое передачи.

IP – Internet Protocol. Интернет протокол или адресный протокол – основа всей архитектуры передачи данных. Протокол IP служит для доставки сетевого пакета данных по нужному адресу. При этом информация разбивается на пакеты, которые независимо передвигаются по сети до нужного адресата.

TCP/IP — Transmission Control Protocol/Internet Protocol

Это стек протоколов TCP и IP. Первый обеспечивает и контролирует надёжную передачу данных и следит за её целостностью. Второй же отвечает за маршрутизацию для отправки данных. Протокол TCP часто используется более комплексными протоколами.

Протокол, обеспечивающий передачу данных без предварительного создания соединения между ними. Этот протокол является ненадёжным. В нём пакеты могут не только не дойти, но и прийти не по порядку или вовсе продублироваться.

Основное преимущество UDP протокола заключается в скорости доставки данных. Именно поэтому чувствительные к сетевым задержкам приложения часто используют этот тип передачи данных.

Форматы протоколов

Теперь поговорим о том, что такое IP-протокол. Как мы уже отмечали, этот межсетевой протокол в стеке используется для определения адресации сетевого уровня. Существует два основных формата протокола, которые применяется для IP адресов:

• IPv4. Представляет собой 32-битное число. Представление адресов в такой форме достаточно удобное – оно представляет собой 4 группы десятичных чисел (но строго от 0 до 255), которые разделяются точками. Например: 188.227.9.194.
• IPv6. Такой формат подразумевает использование 128-битного числа. Адреса формируются в виде 8 групп, в каждой из которых имеется 4 шестнадцатеричные цифры. Разделяются группы двоеточием. Например: 2001:0058:0db8:0074:1c60:2c18:1025:2b5f.

Преобразование IP-адресов в символьные адреса

Технология активно используется для назначения буквенно-цифровых названий веб-ресурсов. При вводе домена в адресной строке браузера сначала происходит обращение к специальному серверу DNS. Он всегда прослушивает порт 53 у всех компьютеров, которые подключены к интернету, и по запросу преобразует введенное название в стандартный IP-адрес.

После определения точного местонахождения файлов сайта включается обычная схема работы – от прикладного уровня с кодированием данных до обращения к физическому оборудованию на уровне сетевых интерфейсов. Процесс называется инкапсуляцией информации. На принимающей стороне происходит обратная процедура – декапсуляция.

Примеры сетевых протоколов [ править | править код ]

TCP/IP — набор протоколов передачи данных, получивший название от двух принадлежащих ему протоколов: TCP (англ. Transmission Control Protocol ) и IP (англ. Internet Protocol ) [2]

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц между компьютерами, подключенными к одной сети.
• FTP (File Transfer Protocol) — это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.
• POP3 (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.
• TELNET — это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ находящейся с ним в одной сети, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и так далее. На практике возможности ограничиваются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

• DTN — протокол, предназначенный для сетей дальней космической связи IPN, которые используются NASA.

Сетево́й протоко́л — набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями).

Основы TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, протокол управления передачей/протокол интернета) — сетевая модель, описывающая процесс передачи цифровых данных. Она названа по двум главным протоколам, по этой модели построена глобальная сеть — интернет. Сейчас это кажется невероятным, но в 1970-х информация не могла быть передана из одной сети в другую, с целью обеспечить такую возможность был разработан стек интернет-протоколов также известный как TCP/IP.

Разработкой этих протоколов занималось Министерство обороны США, поэтому иногда модель TCP/IP называют DoD (Department of Defence) модель. Если вы знакомы с моделью OSI, то вам будет проще понять построение модели TCP/IP, потому что обе модели имеют деление на уровни, внутри которых действуют определенные протоколы и выполняются собственные функции. Мы разделили статью на смысловые части, чтобы было проще понять, как устроена модель TCP/IP:

Назначения других протоколов

Работа интернета — это совместное использование множества протоколов. Чтобы понять, по какому протоколу осуществляется передача файлов в сети интернет, необходимо ознакомиться с кратким списком инструментов для глобальной сети:

• MAC (Media Access Control) — необходим для идентификации устройств в локальной сети, получая от каждого из них уникальный MAC-адрес, который есть у каждого компьютера, телефона;
• ICMP (Internet Control Message Protocol) — благодаря нему устройства могут обмениваться друг с другом информационными сообщениями и ошибками, используется для диагностики, данные не передает;
• TCP (Transmission Control Protocol) — работает аналогично ICMP, но передает именно данные, отличается высокой надежностью, несмотря на большое количество доступных путей, ведь после передачи информации она приводится к правильному порядку, только после этого отправляется в приложение;
• UDP (User Datagram Protocol) — похож на TCP, также является частью транспортного уровня, но предусматривает ненадежную передачу данных, при которой может быть потеряна часть данных, но отличается высокой скорость работы;
• HTTP (Hypertext Transfer Protocol) — запрашивает определенные ресурсы у удаленной системы, после чего формирует код в текст, понятный человеку, стандартный протокол сети интернет , обязательный на всех сайтах в интернете;
• FTP (File Transfer Protocol) — используется для передачи данных, работает с приложениями, отличается низкой безопасностью, поэтому не применяется для передачи важной личной информации;
• DNS (Domain Name System) — преобразует IP-адреса в простые для человеческого понимания доменные имена и наоборот, за счет чего можно ввести в поисковую строку адрес сайта и перейти на желаемую страницу;
• SSH (Secure Shell) — обеспечивает удаленное управление системой с использование защищенного канала.

На этом используемые нами протоколы не ограничиваются. Все они имеют свои преимущества и недостатки, что позволяет им выполнять определенные задачи, например, быстро передавать данные, но с их частичной потерей или создавать полностью защищенное соединение при помощи шифрования.